紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的理化特性研究

仇干，胥心，鄧云

（上海交通大學農業與生物學院，上海200240）

紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的理化特性研究

仇干，胥心，鄧云*

（上海交通大學農業與生物學院，上海200240）

將紫馬鈴薯全粉和小麥粉分別按質量比0∶100、30∶70、40∶60、50∶50、70∶30、100∶0進行混合，對其化學組分、顏色、功能特性和熱特性進行了分析測定。結果表明：紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的營養價值高于純小麥粉；當紫馬鈴薯全粉和小麥粉的質量比為30∶70時，各項顏色指標的變化最為顯著。另外，混粉的功能特性和熱特性均隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加呈現趨勢性變化。

紫馬鈴薯全粉；小麥粉；混粉；功能特性；熱特性

紫馬鈴薯（Solanum tuberosum）是一種經雜交育種而成的馬鈴薯品種，原產于南美洲，近年來引入中國并在甘肅、云南、湖北等地均有種植。它營養豐富，含有大量的淀粉、膳食纖維、氨基酸、礦物質及維生素等營養成分，每100克紫馬鈴薯約含鈣11.0mg、鐵1.2mg、鉀343.0mg、鎂22.9mg、維生素C 16.0mg，素有“地下葡萄”之稱[1]。與普通馬鈴薯相比，紫馬鈴薯還富含花青素，具有抗氧化、抗癌、抗炎、降血脂、保護視力和延緩衰老等保健功能[2]。馬鈴薯含有面粉和大米中所沒有的維生素C、胡蘿卜素和賴氨酸，可有效地彌補傳統主食的營養缺陷。所以，在不斷追求飲食多元化和健康營養的今天，推進馬鈴薯主食化，開發和推廣適合中國居民食用的馬鈴薯主食產品，對于優化膳食結構、增強體質健康有著積極重要的意義。

由于馬鈴薯缺乏面筋蛋白，純粹以馬鈴薯粉為原料生產主糧產品則存在發酵難、成型難、整形難、易開裂和口感差等問題[3]，因此，馬鈴薯主食產品的加工通常以一定比例混合的馬鈴薯全粉-小麥粉混粉為原料，這樣既可以解決馬鈴薯全粉加工性能較差的問題，又能夠彌補小麥粉的營養缺陷。宋文馨等[4]研究表明將馬鈴薯粉和小麥粉按質量比3∶7混合，分別添加0.3%的酵母和4%的泡打粉，醒發20min，最終制得的饅頭的感官指標達到最佳。Zaidul等[5]利用RVA對馬鈴薯粉-面粉混粉的糊化特性進行了研究，發現混合粉的峰值黏度、峰值時間、最終黏度均高于小麥面粉。王春香等[6]研究了馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的流變學特性，認為混粉中馬鈴薯粉的含量越大，面團的延展性和彈性越差，面團筋力越小。

目前，對紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的研究鮮有報道。本文將紫馬鈴薯全粉和小麥粉按一定比例混合，對其化學組分、顏色、功能特性和熱特性進行了研究，旨在為生產高質量的紫馬鈴薯主糧化產品提供一定的理論和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 材料

紫馬鈴薯，2015年10月份采購于甘肅省定西市，0～4℃冷藏備用；小麥粉：山東魯王集團有限公司；其他化學試劑均為分析純級。

1.2 儀器與設備

GZX-9240電熱鼓風干燥箱：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；FL-1可調式封閉電爐：北京市永光明醫療儀器有限公司；SX2-4-10N箱式電阻爐：上海一恒科學儀器有限公司；AVD-1微波真空干燥器：江南大學；Z 326K離心機：德國Hermle labortechnik GmbH公司；UltraScan PRO臺式測色儀：美國Hunter－Lab公司；1510酶標儀：賽默飛世爾科技（中國）有限公司；AL204電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；FW135中草藥粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；204F1差示掃描量熱儀：耐馳科學儀器商貿（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫馬鈴薯全粉的制備

紫馬鈴薯全粉的制備[7-8]：紫馬鈴薯經清洗、去皮、切成（3±0.2）mm厚的薄片，置于護色液（0.1%氯化鈣、0.15%抗壞血酸和0.2%檸檬酸）中浸泡15min，沸水熱燙2min，取出用純水冷卻，吸水布吸去表面的水，接著用真空微波干燥（480W，24 kPa）至水分含量為10%左右（約2 h）對馬鈴薯片進行干燥。最后用萬能粉碎機粉碎，過篩取120目～160目之間的粉體，密封保存備用。

1.3.2 混粉的制備

對小麥粉進行過篩，取120目～160目之間的粉體，將紫馬鈴薯全粉與小麥粉分別按質量比0∶100、30∶70、40∶60、50∶50、70∶30、100∶0進行混合，分別密封保存備用。

1.3.3 基本化學組分測定

水分：按照GB 5009.3-2010《食品安全國家標準食品中水分的測定》中直接干燥法進行測定；灰分：按照GB 5009.4-2010《食品安全國家標準食品中灰分的測定》進行測定；蛋白質：按照GB 5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮法進行測定；總淀粉：參照Souilah等[9]的方法，并加以改進。準確稱取25mg的樣品于50mL的離心管中，加入3mL 2mol/L的KOH溶液，搖勻靜止1 h～2 h使淀粉完全溶解，加入25mL的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（0.4mol/L，pH 4.75）調節溶液至酸性，再加入8.3μL淀粉葡萄糖苷酶（300U/mL，sigma，A-7095），混勻后60℃水浴并振搖45min。吸取1mL樣品液稀釋到10mL，采用蒽酮硫酸法測定其葡萄糖含量[10]，葡萄糖含量×換算系數0.9即為總淀粉的含量。

1.3.4 顏色的測定[11]

取適量的樣品于樣品池中，用臺式測色儀進行定時測量，分別得到L*、a*和b*值，并通過公式計算出總色差（ΔE）。

1.3.5 功能特性的測定[12-14]

吸水能力：取1g樣品（m）和15mL蒸餾水于50mL干燥的離心管（m0）中。混勻，4 000 r/min離心20min。棄去上清液，稱量沉淀物和離心管的質量（m1）。

吸水能力/%=（m1-m0-m）/m×100

溶脹能力：稱取1 g樣品于50mL干燥的離心管（m0）中，加入15mL蒸餾水，混勻。沸水浴30min，每隔5min振蕩1次。4 000 r/min離心20min，棄去上清液，稱得沉淀物和離心管的質量（m1）。在100℃干燥至恒重后，再次稱量沉淀物和離心管的質量（m2）。

沉淀指數：按照GB/T 15685-2011《糧油檢驗小麥沉淀指數測定SDS法》進行測定。

最低膠凝濃度：稱取一定量樣品于試管中，加入5mL蒸餾水，配成2%～20%懸浮液。將盛有懸浮液的試管在沸水浴中加熱1 h，迅速冷卻至4℃并保持2 h后，將試管倒置，觀察內容物是否滑落。記錄不滑落時的最小濃度，即為最低膠凝濃度。

體積密度：取5 g樣品（m）于10mL量筒中，持續輕敲量筒使樣品體積恒定，記錄樣品體積（v）。

1.3.6 熱特性的測定[15]

稱取7.5mg的樣品于鋁制樣品盤中，加入15μL的水，使得樣品與水的質量比為1∶2，立即將樣品盤加蓋壓緊密封后置于4℃的冰箱中平衡過夜。測試前取出置于室溫下回溫1 h，以空樣品盤作為空白對照，用差示掃描量熱分析儀（Differential Scanning Calorimetry，DSC）進行測定。加熱速率為5℃/min，加熱范圍為30℃～110℃。從吸熱曲線上，分別記錄樣品的糊化起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）、終止溫度（Tc）和糊化放熱焓值（ΔH）。

1.3.7 統計分析

采用SAS 9.2軟件（SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）對所得到的數據進行統計分析，數據用平均值±標準差表示，并通過Tukey’s HSD post-hoc test（p＜0.05）進行顯著水平比較。

2 結果與分析

2.1 基本化學組分分析

不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的基本化學組分如表1所示。

水分含量是食品質量安全的一個重要指標，干物質的安全水分含量為15%[13]。本試驗所用小麥粉的水分含量為10.82%，隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加，混粉的水分含量逐漸增大，直至紫馬鈴薯全粉含量為100%時達到最大11.40%（＜15%）。而從淀粉含量來看，由于小麥粉的總淀粉含量高于紫馬鈴薯全粉，當紫馬鈴薯全粉的含量增加時，混粉的總淀粉含量呈下降趨勢。灰分的數據顯示，小麥粉的灰分含量為0.35%，已滿足國外高檔面包專用粉的要求（＜0.5%）[16]，表明本試驗所用小麥粉的品質優越，且加工精度高；紫馬鈴薯全粉的灰分含量為2.48%，約為小麥粉的7倍，充分說明紫馬鈴薯全粉中含有豐富的礦物質，如鐵、磷、鉀、鈣、鋅等。此外，表中紫馬鈴薯全粉的蛋白質含量略低于小麥粉，但有研究表明，馬鈴薯的蛋白質中含有人體必需的8種氨基酸，屬于完全蛋白[17]；而小麥粉的蛋白質中缺乏賴氨酸，會造成營養失衡。因此，從蛋白質的營養價值來說，紫馬鈴薯全粉并不低于小麥粉。綜合得出，相比較純小麥粉，添加了紫馬鈴薯全粉的混粉的營養價值更高。

表1 不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的基本化學組分Table1 Proximate compositions of wheat flour and purple potato powder blends

2.2 顏色分析

肉眼可觀察到，小麥粉的顏色為白色，紫馬鈴薯全粉的顏色為紫色。通過臺式測色儀的測定，不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的L*、a*、b*和ΔE值，如圖1所示。

圖1（a）顯示，小麥粉的亮度達90以上，而紫馬鈴薯全粉只有50左右，混粉中隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加，混粉的L*值越來越小，即顏色也越來越暗。圖1（b）表明，小麥粉的a*值接近于0，幾乎不顯紅色，而紫馬鈴薯全粉的a*值達到8左右，紅色相當明顯。從圖1（c）看出，小麥粉和紫馬鈴薯全粉的b*值出現了正負的差異，小麥粉偏向于黃色，紫馬鈴薯全粉偏向于藍色。此外，圖1中的L*、a*、b*值均在F2（紫馬鈴薯全粉和小麥粉的質量比為30∶70）處呈現顯著的變化，從ΔE可以看出，該配比下的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉相對于純小麥粉，顏色的總體差異變化最為顯著。

圖1 不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的顏色指標Fig.1 Color indices of wheat flour and purple potato powder blends

2.3 功能特性分析

不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的功能特性，如表2所示。

吸水能力與樣品中淀粉的含量和性質有關，直鏈淀粉越多，吸水能力越強。隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加，混粉的吸水能力不斷增加，說明紫馬鈴薯全粉的吸水能力較強，其直鏈淀粉含量高于小麥粉，這與相關研究結果一致：小麥中的直鏈淀粉約占總淀粉的12.56%～14.74%[18]，而馬鈴薯中的直鏈淀粉約占總淀粉含量的15%～25%[19]。因此，當用紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉制作面團時，面筋蛋白含量減少，而面團的吸水能力增強，則會導致面團的穩定性下降，對生產加工產生不利影響。

溶脹能力體現的是在加熱過程中，支鏈淀粉發生糊化并與水結合的能力。相比糊化前的吸水能力，溶脹過程中淀粉與水的結合能力明顯增強。

沉淀指數是基于蛋白與表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）發生水合作用而膨脹，形成絮狀沉淀物的原理測得的，因而與蛋白質含量成正相關。且它是反映面包品質的一個重要指標，值越大則說明焙烤面包的品質相對越好。但由于小麥粉中含有一定量的面筋蛋白且總蛋白質高于紫馬鈴薯全粉，當紫馬鈴薯全粉的含量增加時，混粉的沉淀指數逐漸減小，這將對焙烤面包的品質產生不利的影響。

表2 不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的功能特性Table2 Functional properties of wheat flour and purple potato powder blends

最低膠凝濃度受食品中碳水化合物、脂類和蛋白質成分的綜合影響[13]，其反映了物質的膠凝能力，最低膠凝濃度越小，則膠凝能力越強。表2顯示，隨著紫馬鈴薯全粉小麥粉含量的增加，最低膠凝濃度從14.5%降低到6.5%，說明紫馬鈴薯全粉的膠凝能力更強，約為小麥粉的2倍。

粉末的顆粒大小、顆粒間的靜電力和范德華力等影響了粉末的堆積密度，其在粉末的包裝、儲藏和運輸中具有重要意義。本試驗中小麥粉和紫馬鈴薯全粉均經過120目～160目的篩選，顆粒大小相對均一。混粉的堆積密度略大于小麥粉，說明與小麥粉相比，混粉在包裝、儲藏和運輸過程中更不易被壓緊實，其堆積方式可與小麥粉相同。

2.4 熱特性分析

不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的熱特性參數，如表3所示。

差示掃描量熱分析測定揭示了淀粉的糊化過程。淀粉的糊化本質是體系中水分子受熱運動至淀粉分子內部，與其爭奪氫鍵，當水分子的能量大于淀粉分子間結合的氫鍵鍵能時，分子間和分子內的氫鍵會發生斷裂，使得淀粉分子的結構被破壞，充分伸展，呈疏松狀[20]。在此過程中伴隨的能量變化在DSC分析圖譜上表現為吸熱峰。隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加，糊化的起始溫度（To）、峰值溫度（Tp）和終止溫度（Tc）均不斷升高，而ΔH呈下降趨勢。但紫馬鈴薯全粉卻不能檢測到淀粉糊化的峰值，因為在紫馬鈴薯全粉的制備過程中淀粉已經發生了糊化。上述混粉的糊化峰值向高溫方向遷移是因為受到紫馬鈴薯全粉的影響，其淀粉會與小麥淀粉競爭吸水，使混粉的糊化溫度升高。這與之前的吸水性結果相一致。

表3 不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的熱特性參數Table3 Thermal parameters of wheat flour and purple potato powder blends

3 結論

通過對不同配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的化學組分、顏色、功能特性和熱特性的分析得出，紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉的營養價值高于純小麥粉；當紫馬鈴薯全粉和小麥粉的質量比為30∶70時，各項顏色指標的變化最為顯著；且功能特性和熱特性均隨著紫馬鈴薯全粉含量的增加呈現趨勢性的變化，但常常會對面粉的加工特性產生不利的影響。當進行工業化生產時要綜合考慮營養價值、加工特性、生產成本等多個因素，以選擇適當質量配比的紫馬鈴薯全粉-小麥粉混粉。

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Study on Physicochemical Properties of Purple Potato Powder and Wheat Flour Blends

QIU Gan，XU Xin，DENG Yun*
（School of Agriculture and Biology，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai200240，China）

Purple potato powder and wheat flour were mixed according to the mass percentage of0∶100，30∶70，40∶60，50∶50，70∶30 and 100∶0.The chemical compositions，color indices，functional properties and thermal properties of purple potato powder and wheat flour blends were investigated.Results showed that the nutrients of mixed flour were higher than wheat flour.When the mass ratio of purple potato powder to wheat flour was30∶70，there was a significant change in color indices.In addition，with the increasing contents of purple potato granules，a regular trend was observed in functional properties and thermal properties of mixed flour.

purple potato powder；wheat flour；mixed flour；functional properties；thermal properties

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.03.004

2016-05-17

上海市農業科技成果轉化項目（滬農科轉字（2016）第3-2號）

仇干（1993—），女（漢），碩士研究生，主要從事食品加工與營養等研究工作。

*通信作者：鄧云（1973—），男（漢），副教授，博士，主要從事食品加工與包裝等研究工作。